Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Materialien sehr unterschiedlicher Korngrösse, insbesondere von Kalksteinschotter

Abstract

 Um den Anwendungsbereich von Drehöfen mit Schachtvorwärmer und Schachtkühler hinsichtlich der verwendbaren Körnung zu vergrößern und insbesondere zu feineren Korngrößenuntergrenzen zu erweitern, wird bei einem Verfahren zum Brennen von Materialien sehr unterschiedlicher Korngröße im Korngrößenbereich von 5 bis 50 mm, insbesondere von Kalksteinschotter in einem Drehofen mit Schachtvorwärmer und Schachtkühler vorgeschlagen, die in zwei oder mehr Kornfraktionen geringer Bandbreite zerlegte Originalkörnung des Brenn-Aufgabegutes dem Ofensystem periodisch und abwechselnd aufzugeben, wobei die von den Prozeßgasen durchströmten Schüttschichten des Brenngutes im Schachtvorwarmer und Schachtkühler durch selbsttätige Regelung in ihrer Dicke so verändert werden, daß ihr Strömungswiderstand immer gleich bleibt. Dieses Verfahren kann in einem Schachtvorwärmer, bestehend aus polygonal um den Gaseintrittsschacht herum angeordneten Brennschächten mit Verdrängerstößeln am Boden, einem stumpfpyramidalen, polygonalen Verdrängungskörper in der Mitte über dem Gaseintrittsschacht und konzentrisch darüber befindlichem Aufgabeschacht zur Anwendung gelangen, bei dem am unteren Ende des Aufgabeschachtes im Zulaufsektor zu jedem einzelnen Brenngutschacht ein Schichthöheneinstellschieber angeordnet ist, der über einen Hebelmechanismus von einem unterhalb des Abgasraumes liegen. den Verstellgerät auf- und abwärts bewegbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend der Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist bekannt, zur Herstellung von Branntkalk Schachtöfen zu verwenden, wenn ein möglichst geringer Brennstoffbedarf gewünscht wird. In Schachtöfen können jedoch nur relativ grobe, eng klassierte Körnungen veresbeitet werden. Müssen feine Körnungen verarbeitet werden, und wird ein definierter Brenngrad und ein minimaler Rest-C0₂-Gehalt verlangt, kommen Drehöfen zur Anwendung, die einen wesentlich höheren spezifischen Wärmebedarf haben, Durch Kombination von Drehöfen mit Schachtvorwärmern und Schachtkühlern kann deren spezifischer Wärmeverbrauch erheblich gesenkt werden. Derartige Systeme sind in ZKG 2/69 (Plank) und 1/74 (Wiemer) beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil dieser Systeme besteht darin, sie nur mit einem engen Kornband (GröBtkorn zu Kleinstkorn 2:1) und einer unteren Korngröße von nicht unter 15 mm beaufschlagt werden können, weil sonst der Strë mungswiderftand zu hoch und die Verteilung der Heißgeen in der Schüttung zu ungleichmäßig wird. Deshalb stellt des Verwertung der Kalksteinkörnung unter 15 mm ein überriegendes wirtschaftliches Problem für Kalk-

der.

[0003] Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwen- gegebereich von Drehöfen mit Schachtvorwärimer und

hinsichtlich der verwendbaren Körnung

und insbesondere zu feineren Korngrößen-

zu erweitern.

[0004] Aus der DT-PS 2 250 830 ist es bereite bekannt das

(etwa mittels Sieb) in eine grobe und eine

Fraktion getrennt dem Vorwärmer aufzugeben.

[0005] 

geschieht durch zwei getrennte konzentrische Schächte mit teils paralleler, teils hintereinander geschalteter Gasdurchströmung. Hierbei ist zwar eine werewärmung ohne allzu großen Strömungswiderstand verstellbar, jedoch ist von Drehöfen mit derartigen Schechtvorerwärmern ein Produkt mit gleichmäßigem Brenn-

und geringem Rest-C0₂-Gehalt nicht zu erwarten, weil sich die beiden Körnungen im Drehofen wieder zu einer breiten Kornband vereinigen, das infolge der sog. "Nierenbildung", einer für Drehöfen typischen Endrischungaerscheinung von Schüttgütern, eine ungleichmäßige Wärmeeinwirkung erfährt, so daß das im Zentrum der "Niere" verbleibende Feingut schwächer gebrannt wird und die mittlere Körnung einen wesentlicb erhöhten Rest-CO₂-Gehalt aufweist. Darüber hinaus verursacht dieses breite Kornband in Schachtküh-

infolge seines hohen Strömungswiderstandes eine ungleichmäßige Kühlung mit erhöhtem Wärmeverlust und Breanchwierigkeiten durch starken Staubrücktrag.

[0006] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch

in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Die bekannten Nachteile werden durch dieses Verishren dadurch vermieden, daß die in zwei oder mehr Kornfraktionen mit einer jeweiligen Bandoreite unter 2:1 zerlegte Originslkörnung den Aufgeispotes der Ofensystem periodisch abwechselnd aufgezuber wird. wozu als Voraussetzung Vorerwärner und Schischtkilhler in einfacher Weise und unverzüglich f den unter- schiedlichen Strömungewiderstand der gereillgen Frak- tion angepaßt werden können. Dies geschd our dadurch, daß die von den Heiß- bzw. Kühlgassez durchströute Schüttschicht, deren Oberfläche in beiden faumseue- tauschern durch eine freie BöschunG gebildet wird, durch Hochziehen bzw. Absenken eines ausgerreshiebers dicker bzw. dünner wird, und daß der Stroungawider- stand der Schüttscbicht durch einen Regulkrsis, der auf den Absperrschieber wirkt, konstant gebalten wird. Der Schachtvorwärmer kann zum Beispiel abwechselnd mit den Kornfraktionen 8-16, 16-32, 32-64 m. beaufschlagt werden, wobei die Umschaltung von einer Körnung auf die andere abhängig von der Speicherkapasität hier- für etwa in einem Rhythmus von 8 Stunden erfolgen kann.

[0008] Eine scheinbar ähnliche Anordnung, die in der D-T-AS 2 123 889 beschrieben ist, sieht eine von oben in die Böschung hineinragende, feststehende Trennwand vor, die die Aufgabe hat, zwei Böschungsabschaitte unterschiedlicher Schütthöhe voneinander abzutrennen, so daß zwei Teilluftströme abgesaugt werdez können, deren Mengenverhältnis durch Drosselung des einen gesteuert werden kann. Hierdurch soll eine Anpassung der Gasdurchströmung an die unterschiedliche Durch- strömbarkeit der Schotterschüttung zum Zuscke der gleichmäßigen Erhitzung der Steine erzielt werden. Als Vorteil wird die Steuerbarkeit der Gasmenge unabhängig von Schotterdurchsatz herausgestellt. Abgesehen davon, daß bei dieser Anordnung die Steuerbarkeit durch Drosselung, also verlustbehaftet, erzielt wird, erlaubt eine solche Anordnung keine Anpassung an Strömungswiderstände der Schüttung, die sich um mehr als den Faktor 2 unterscheiden.

[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht des Schachtvorwärmers,

Figur 2 eine Aufsicht eines Einstellechiebers den Schachtvorwärmers der Figur 1,

Figur 3 den Schachtkühler,

Figur 4 vergrößert einen Ausschnitt des Schachtkühlers, und

Figur 5 das gesamte Ofensystem.

[0010] Der Schachtvorwärmer besteht aus polygonal um den Verbindungs-Gaseintrittsschacht 1 herum angeordneten Brennschächten 2 mit rechteckigem Querschnitt, in denen die Rohstein-Brenngutschüttung durch die oszillierende Schubbewegung von Verdrängerstößeln 3 nach unten transportiert und gleichzeitig dosiert wird. Dadurch, daß die Verdrängerstößel 3 den gesamten Brennschachtquerschnitt bestreichen, wird ein Hängenbleiben der Schüttung in Teilen des Schachtes unterbunden.

[0011] Hierin liegt ein besonderer Vorteil in der Ausbildung der Vorwärmerschächte. Während bisher die Stößel und ihr Hub so kurz waren, daß sie nur einen Tell der Schachtquerschnittes erfaßten, und sich bei der aus- bildung eines geschlossenen umlaufenden Kreisring schachtes zwischen den Stößeln zwangsläufig Beread bildeten, in denen der Schotter sich schlechter in wegte und die deshalb infolge Staubablagerung Schüttung allmählich verstopften und sich mit der in in den noch wirksamen Schachtquerschnitt erker bis eine Reinigung zwangsläufig notwendig war; aus, sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung von bound. querschnitt und Stößelweg kein Teil der Schüau so im Schacht verdichten, daß er hängen bleibt, er sich durch periodischen Entzug seiner Abstützur von unten in kurzen Zeitabständen zwangsläufig unten bewegen muß.

[0012] Zentral über dem Verbindungsschacht 1 befilder aus ein stumpfpyramidaler, polygonaler Verdrängungeirs per 4, der das aus einem zentralen Aufgabeschache austretende Schüttgut, das sich frei abböacht, in gleichmäßiger Schicht auf die peripheren Breunsch 2 verteilt. Der Aufgabeschacht 5 läuft unten in be höheneinetellschieber 6 aus, die über einen Hebeiß nismus 7 mittels eines außerhalb des Abgasraumes g ite- genden Verstellgerätes 9 auf- und abwärts beregi wer- den können. Der durch das die Schüttschicht durchströ- mende Heißgas hervorgerufene statische Druckunterselie wird oberhalb und unterhalb der Schüttschicbt. genesas. und mittels eines Reglers 10, der auf das Versteilge- rät 9 einwirkt, auf einen vorgegebenen Sollwert ge bracht.

[0013] Durch diese Wirkungsweise stellen sich je nach Körniz. des Aufgabegutes unterschiedliche Schichtdicken mi gleichem Strömungswiderstand ein, so daß die Gasson des Systems unabhängig von der Aufgabekörnung entsprechend den. Durchsatz eingehalten werden kann. Da besonders bei feinen Körnungen schon geringfü- gige Entmischungen im Aufgabebunker und -schacht 5 ziemlich unterschiedliche Durchströmungswiderstände verursachen können, ist es vorteilhaft, daß jeder der Brenngutschächte unabhängig von den übrigen seine eigene Schicthöhenregelung haben kann. Der Strömunge- widerstand der Schüttung wird besonders bei feinen Körnungen erhöht, wenn der Abrieb, der durch die Beanspruchung des Schüttgutes im Vorwärmer entsteht, und der aus dem Drehofen mit den Abgasen mitgerissene Ofenstsut nicht mit durch die Brenngutschüttung in Vorwärmschacht hindurch gesogen werden muß. Deshalb ist es vorteilhaft, in den Weg der Abgase vom Drehofeneinlauftopf 22 zum Eintrittsschacht 1 des Schacht- vorwärmers einen Zyklon einzuschalten, wie dies Figur 5 zeigt, um diesen Staub vor dem Eintritt der Gase in den Vorwärmer abzuscheiden. Dabei wird die Einschlausung des vorgewärmten Schüttgutes in den Drehofen ..nter Aufrechterhaltung des für einen wirkungsvollen Betrieb des Zyklons erforderlichen Differenzdruckes durch ein ziemlich eng dimensioniertes Brenngutzuführungaroler 26 vorweggenommen.

[0014] Der Schachtkühler zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 11 (Figur 3), in dem sich unten ein tannenbaumartiger Belüftungskegel 12 und mittig darüber ein Sammeltrichter 13 lefindet. Das aus dem Auslaufrohr 14 austretende Kürgut böscht sich über dem Belüftungskegel 12 frei u) und füllt den zylindrischen Raum bis zu dem Boden, der unterhalb des Belüftungskegels 12 von einem diehbaren Ringteller 15 gebildet wird, dessen innere offnung die Kühlgutböschung vom unteren Rand des Be. iftungskegels geringfügig überragt. Die Auetraggesclwindigkeit und die Menge wird von der Drehgeschwindig- keit des Ringtellers 15 bestimmt.

[0015] Um die Schuttgathöhe dem Strömungswiderstand der Schüttung anpassen zu können, überragt unten ein vertikal bewegliches Rohrstück 16 das Auslaufrohr 14 des Sammeltrichters 13, das von einem Gestänge 17 axial geführt ist. Dieses Gestänge, das aus drei runder Stangen besteht, durchdringt den Belüftungskegel 12 von oben, vereinigt sich darunter in einem Querhaupi- 18 (Figur 4), an dem ein somit im luftgekühlten Rausb findliches Verstellgerät 19 angreift, mittels dessen das als Ringschieber wirkende Rohrstück 16 in eine beliebige höhere oder tiefere Stellung gebracht und dort festgehalten werden kann. Auf dieses Ver- stellgerät 20 wirkt in gleicher Weise wie beim Schachtvorwärmer ein Regler, dem die Druckdifferenz oberhalt und unterhalb der Schüttung als Meßgröße aufgegeben wird und der diesen Widerstand konstant halten soll.

[0016] Erfahrungsgemäß wirkt es sich sehr störend für den Betrieb eines derartigen Ofensystems aus, wenn das Brenngut im Drehofen starken Abrieb erleidet und der dadurch entstandene Staub mit der Sekundärluft aus dem Schachtkühler zurück in den Bereich der Flamme getragen wird. Dieser Störfaktor wirkt sich bei besonders feinem Brenngut umso stärker aus.

[0017] Eine Entstaubung der Sekundärluft wird jedoch bisher bei Kühnem überhaupt nicht angewandt, weil der zum Betrieb etwa eines Zyklons erforderliche Differenadruck nicht, zur Verfügung steht, denn die aufgeheizte Kühlluft wird immer direkt in den Ofenkopf und zun Brenner geleitet, wobei im Ofenkopf der statische Druck nur sehr geringfügig vom Luftdruck außerhalb abweichen soll, um das Ausblasen von Staub bzw. das Anssugen von Falschluft durch die Ofenauslaßdichtung zu vermeiden.

[0018] Bei der gezeigten Anordnung werden die Voraussetzun- gen für die Einschaitung eines Zyklons dadurch geschaffen, da3 der normalerweise vorhandene Verbindungsschacht zwischen der Kühlzone und dem Ofenkopf für den Kühlluftdurchtritt abgeriegelt wird, indem der Brenngutsammeltrichter 13 allseitig mit den Kühlergehäuse verbunden ist und somit als Schleuse und Zentrierung für das Brenngut wirkt. Dadurch lassen sich Zyklone 25 (Figur 3) sehr einfach in den Sekundärluftstrom einschalten.

[0019] Da der Brenngutsammeltrichter, wenn er hinreichend gefüllt ist, eine Umgehung der Zyklone 25 durch die Heißluft ausschließt und somit eine wirkungsvolle Abdichtung darstellt, können diese mit dem Überdruck des Kühlluftgebläses 27 betrieben werden, d.h., es ist kein gesondertes Heißluftgebläse dafür erforderlich. Somit wird die Einschaltung von Zyklonen an dieser Stelle durch die Einschaltung des Brenngutsammeltrichters ermöglicht, der neben seiner Abdichtungs- bzw. Schleusenfunktion noch den Zweck hat, das stark entmischt aus dem Drehofen herausfallende Brenn- gut zum Zentrum des Belüftungskegels zu leiten, um dadurch eine gleichmäßige Kornverteilung nach allen Seiten zu erreichen und zu vermeiden, daß sich in dur Schüttschicht Bereiche ungleichmäßiger Luftdurchläs- sigkeit ausbilden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Brennen von Materialien sehr unterschiedlicher Korngröße im Korngrößenbereich von 5 bis 50 mm, insbesondere von Kalksteinschotter, in einem Drehofen mit Schachtvorwärmer und Schachtkühler, dadurch gekennzeichnet, daß die in zwei oder mehr Kornfraktionen geringer Bandbreite zerlegte Originalkörnung des Brenn-Aufgabegutes dem Ofensystem periodisch und abwechselnd aufgegeben wird, wobei die von den Prozeßgasen durchströmten Schüttschichten des Brenngutes in Schachtvorwärmer und Schachtkühler durch selbsttätige Regelung in ihrer Dicke so verändert werden, daß ihr Strömungswiderstand immer gleich bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, daß karbonatisches Schüttgut verwendet wird.

3. Schachtvorwärmer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus polygonal um den Gaseintrittsschacht herum angeordneten Brennschächten mit Verdrängerstößeln am Boden, einem stumpfpyramidalen, polygonalen Verdrängungskörper in der Mitte über dem Gaseintrittsschacht und konzentrisch darüber befindlichem Aufgabeschacht, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Aufgabeschachtes (5) im Zulaufaektor zu jedem einzelnen Brenngutschacht (2) ein Schichthöheneinstellschieber 6) angeordnet ist, der über einen Hebelmechanismus 7) von einem außerhalb des Abgasraumes (8) liegenden Verstellgerät (9) auf-und abwärts bewegbar ist.

4. Schachtvorwirmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des Schachthöheneinstellschiebers (6) durchgeführte Schichthöhenversteilung durch einen Regler gesteuert wird, der den statischen Differenzdruck unterhalb und oberhalb der Schüttschicht mit einen vorgegebenen Sollwert vergleicht und das Verstellgerät (9) ansteuert.

5. Schachtvorwärmer nach Anspruch oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngutschächte (2) einen im Grundriß rechteckigen Querschnitt haben, der vom Verdrängerstößel (3) restlos bestrichen wird.

6. Schachtkühler zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, in dem sich unten ein tannenbaumartiger Belüftungskegel und mittig darüber ein Ofenauslaufgut-Sammeltrichter mit einen als Tellerring ausgebildeten Austragsdosierungsorgan unterhalb des Belüftungskegels befindet, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Auslaufrphr (14) des Sammeltrichters (13) unten in einen vertikal beweglichen Ringschieber (16) ausläuft, der von einem den Belüftungskegel durchdringenden Gestänge (18) axial geführt wird, an dem unterhalb der Durchdringung ein Verstellgerät (19) angreift.

7. Schachtkühler nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß ein Regler (20), der den unterhalb und oberhalb der Schüttschicht gemessenen Differenzdruck mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, das Verstellgerät (19) ansteuert.

8. Schachtkïnier nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenn- gutsammeltrichter (13) an seinem gesamten Umfang mit dem Gehäuse direkt verbunden ist und dadurch im gefüllten Zustand eine Abdichtung für die durch das Kühlbett geblasene heiße Kühlluft darstellt und als Materialschleuse wirkt, die das Brenngut durch Schwerkraft und in den Raum höheren Druckes einschleust.

9. Ofensystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Drehofen mit vorgeschaltetem Schachtvorwärmer und nachgeschaltetem Schachtkühler, dadurch gekenn - zeichnet, daß in den Abgastge, vom Drehofen-Einlaufkopf (22) zum Eintrittsschacht (1) des Schachtvorwärmers ein oder mehrere parallele Zyklone (23) eingeschaltet sind.

10. Ofensystem zur Durchführung des Verfahrene Dach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Drehofen mit vorgeschaltetem Schachtvorwärmer und nachgeschaltetem Schachtkühler, dadurch gekenn- zeichnet, daß in den Weg der aufgeheizten Kühlluft vom Luftsammelraum im Schachtkühler unterhalb des Ofenauslaufgut-Sammeltrichters (13) zum Drehofenauslaufkopf (24) ein oder mehrere parallele Zyklone (25) eingeschaltet sind.

Zeichnung